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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201610561373.5 (22)申请日 2016.07.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 106137577 A (43)申请公布日 2016.11.23 (73)专利权人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市雁塔区二环南 路中段126号 (72)发明人 蔡宗琰 常宏 常鹏 董剑南 (74)专利代理机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 代理人 李婷 (51)Int.Cl. A61G 5/02(2006.01) A61G 5/06(2006。
2、.01) A61G 5/10(2006.01) (56)对比文件 CN 104323895 A,2015.02.04, CN 2152525 Y,1994.01.12, CN 101049839 A,2007.10.10, CN 104323894 A,2015.02.04, CN 201216701 Y,2009.04.08, CN 2561686 Y,2003.07.23, CN 201197778 Y,2009.02.25, CN 2380207 Y,2000.05.31, WO 90/00042 A1,1990.01.11, US 4618155 A,1986.10.21, GB 21。
3、26540 A,1984.03.28, 审查员 王凯 (54)发明名称 一种实现自助上下楼的轮椅 (57)摘要 本发明公开了一种实现自助上下楼的轮椅， 包括轮椅座， 多个轮胎装置、 多个摇轮装置和辅 助登梯装置， 本发明的轮椅减少了行动不便人群 的环境障碍， 可以依靠自身力量实现坐轮椅上下 楼梯， 不必劳烦他人， 且成本较低， 适合大多数消 费群体。 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 CN 106137577 B 2017.09.01 CN 106137577 B 1.一种实现自助上下楼的轮椅， 包括轮椅座(1)， 其特征在于， 所述实现自助上下楼的 轮椅还包括多个轮胎装置(2)、 多个摇。
4、轮装置(3)和辅助登梯装置(4)， 多个轮胎装置(2)在 轮椅座(1)的两侧对称分布， 一个摇轮装置(3)连接一个轮胎装置(2)， 辅助登梯装置(4)固 设在轮椅座(1)上； 摇轮装置(3)包括驱动轮(33)， 驱动轮(33)连接轮胎装置(2)， 驱动轮(33)转动带动轮 胎装置(2)转动； 轮胎装置(2)包括旋转轮毂(21)， 旋转轮毂(21)上沿周向分布有多个轮毂 杆(22)， 轮毂杆(22)的长度能够调节； 所述轮胎装置(2)包括轮轴(23)， 轮轴(23)上活动设置所述的旋转轮毂(21)， 轮轴(23) 内设置有高压腔(8)和低压腔(9)， 高压腔(8)内充有高压气体， 所述轮毂杆(2。
5、2)在高压气体 的作用下伸长； 所述轮轴(23)的侧壁上设置旋转轮毂轨道(24)， 所述旋转轮毂(21)活动设置在旋转轮 毂轨道(24)上； 旋转轮毂轨道(24)上设置有多个第一气孔(25)， 旋转轮毂(21)的一周设置 有多个第二气孔(26)， 一个第二气孔(26)对应一个轮毂杆(22)； 所述多个第一气孔(25)的一半均布在所述高压腔(8)的侧壁上， 多个第一气孔(25)的 另一半均布在所述低压腔(9)的侧壁上， 均布在所述高压腔(8)的侧壁上的第一气孔(25)的 孔径由大变小， 均布在所述低压腔(9)的侧壁上的第一气孔(25)的孔径由小变大。 2.如权利要求1所述的实现自助上下楼的轮椅，。
6、 其特征在于， 所述轮毂杆(22)包括设置 在所述旋转轮毂(21)上的固定杆(221)， 固定杆(221)内设置有弹簧(222)， 弹簧(222)的一 端与所述旋转轮毂(21)固连， 弹簧(222)的另一端连接伸缩杆(223)。 3.如权利要求1所述的实现自助上下楼的轮椅， 其特征在于， 所述摇轮装置(3)包括摇 杆(31)、 连杆(32)和驱动轮(33)， 摇杆(31)一端与所述轮椅座(1)铰接， 连杆(32)一端与摇 杆(31)的中部位置铰接， 连杆(32)的另一端与驱动轮(33)铰接。 4.如权利要求1所述的实现自助上下楼的轮椅， 其特征在于， 所述辅助登梯装置(4)包 括支架(41)、。
7、 手柄(42)和支撑杆(43)， 支架(41)上活动设置有连接件(44)， 手柄(42)一端穿 过连接件(44)， 并与支撑杆(43)的一端铰接。 5.如权利要求1所述的实现自助上下楼的轮椅， 其特征在于， 所述实现自助上下楼的轮 椅还包括保护装置(5)， 保护装置(5)包括第一保护杆(51)和第二保护杆(52)， 第一保护杆 (51)和第二保护杆(52)均铰接在所述轮椅座(1)上， 第一保护杆(51)和第二保护杆(52)均 通过锁紧装置(6)固定。 6.如权利要求5所述的实现自助上下楼的轮椅， 其特征在于， 所述锁紧装置(6)包括卡 紧按钮(61)， 所述轮椅座(1)的下方设置有安装架(7)。
8、， 卡紧按钮(61)设置在安装架(7)上， 卡紧按钮(61)能够伸出或者缩进安装架(7)。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 106137577 B 2 一种实现自助上下楼的轮椅 技术领域 0001 本发明涉及一种实现自助上下楼的轮椅。 背景技术 0002 轮椅作为一种辅助行动不便的人的行走器械， 目的就是方便自己， 方便他人， 可以 通过轮椅来独立的生活起居， 现如今市场上大多数轮椅应对平整地面是没有问题的， 但我 们生活的环境中楼梯却成为了轮椅使用者的一大障碍， 上下楼梯极为不便， 不仅独自 无法完成， 而且出行时必须要麻烦他人。 传统的轮椅仅限于平面陆地使用， 但生活中不可避 免。
9、会出现楼梯， 这样传统的轮椅就很难应对， 需要他人协助才能勉强上下楼。 发明内容 0003 针对现有技术中存在的问题， 本发明的目的在于， 提供一种实现自助上下楼的轮 椅， 能够有效克服楼梯障碍， 且可以依靠自己的力量实现上下楼。 0004 为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案： 0005 一种实现自助上下楼的轮椅， 包括轮椅座， 所述实现自助上下楼的轮椅还包括多 个轮胎装置、 多个摇轮装置和辅助登梯装置， 多个轮胎装置在轮椅座的两侧对称分布， 一个 摇轮装置连接一个轮胎装置， 辅助登梯装置固设在轮椅座上； 0006 摇轮装置包括驱动轮， 驱动轮连接轮胎装置， 驱动轮转动带动轮胎装置转动。
10、； 轮胎 装置包括旋转轮毂， 旋转轮毂上沿周向分布有多个轮毂杆， 轮毂杆的长度能够调节。 0007 具体地， 所述轮胎装置包括轮轴， 轮轴上活动设置所述的旋转轮毂， 轮轴内设置有 高压腔和低压腔， 高压腔内充有高压气体， 所述轮毂杆在高压气体的作用下伸长。 0008 进一步地， 所述轮轴的侧壁上设置旋转轮毂轨道， 所述旋转轮毂活动设置在旋转 轮毂轨道上； 旋转轮毂轨道上设置有多个第一气孔， 旋转轮毂的一周设置有多个第二气孔， 一个第二气孔对应一个轮毂杆。 0009 具体地， 所述轮毂杆包括设置在所述旋转轮毂上的固定杆， 固定杆内设置有弹簧， 弹簧的一端与所述旋转轮毂固连， 弹簧的另一端连接伸缩。
11、杆。 0010 进一步地， 所述多个第一气孔的一半均布在所述高压腔的侧壁上， 多个第一气孔 的另一半均布在所述低压腔的侧壁上， 均布在所述高压腔的侧壁上的第一气孔的孔径由大 变小， 均布在所述低压腔的侧壁上的第一气孔的孔径由小变大。 0011 具体地， 所述摇轮装置包括摇杆、 连杆和驱动轮， 摇杆一端与所述轮椅座铰接， 连 杆一端与摇杆的中部位置铰接， 连杆的另一端与驱动轮铰接。 0012 具体地， 所述辅助登梯装置包括支架、 手柄和支撑杆， 支架上活动设置有连接件， 手柄一端穿过连接件， 并与支撑杆的一端铰接。 0013 具体地， 所述实现自助上下楼的轮椅还包括保护装置， 保护装置包括第一保。
12、护杆 和第二保护杆， 第一保护杆和第二保护杆均铰接在所述轮椅座上， 第一保护杆和第二保护 杆均通过锁紧装置固定。 说 明 书 1/5 页 3 CN 106137577 B 3 0014 具体地， 所述锁紧装置包括卡紧按钮， 所述轮椅座的下方设置有安装架， 卡紧按钮 设置在安装架上， 卡紧按钮能够伸出或者缩进安装架。 0015 与现有技术相比， 本发明具有以下技术效果： 减少了行动不便人群的环境障碍， 可 以依靠自身力量实现坐轮椅上下楼梯的工作， 不必劳烦他人， 且成本较低， 适合大多数消费 群体。 附图说明 0016 图1是本发明的整体结构示意图； 0017 图2是本发明的侧视图； 0018 。
13、图3是轮胎装置正面结构示意图； 0019 图4是轮毂杆内部结构示意图； 0020 图5是轮胎装置背面结构示意图； 0021 图6是轮胎装置各个部件结构示意图； 0022 图7是轮轴结构示意图； 0023 图8是摇轮装置结构示意图； 0024 图9是辅助登梯结构示意图； 0025 图10是保护装置结构示意图； 0026 图11是锁紧装置结构示意图； 0027 图中各个标号代表： 1轮椅座， 2轮胎装置， 21旋转轮毂， 22轮毂杆， 221 固定杆， 222弹簧， 223伸缩杆， 23轮轴， 24旋转轮毂轨道， 25第一气孔， 26第二 气孔， 27前端盖， 28后端盖， 29第三气孔， 3摇轮。
14、装置， 31摇杆， 32连杆， 33驱 动轮， 4辅助登梯装置， 41支架， 42手柄， 43支撑杆， 44连接件， 5保护装置， 51 第一保护杆， 52第二保护杆， 6锁紧装置， 61卡紧按钮， 62弹簧， 7安装架， 8高压 腔， 9低压腔， 10衔铁， 11电磁继电器。 0028 下面结合附图和具体实施方式对本发明的方案做进一步详细地解释和说明。 具体实施方式 0029 遵从上述技术方案， 参见图1和图2， 本发明的实现自助上下楼的轮椅， 包括轮椅座 1， 多个轮胎装置2、 多个摇轮装置3和辅助登梯装置4， 多个轮胎装置2在轮椅座1的两侧对称 分布， 本实施例设置两个轮胎装置2， 两个。
15、摇轮装置3， 摇轮装置3与轮胎装置2连接， 每个摇 轮装置3控制一个轮胎装置2； 辅助登梯装置4固设在轮椅座1上； 摇轮装置3包括驱动轮33， 驱动轮33连接轮胎装置2， 驱动轮33转动带动轮胎装置2转动； 轮胎装置2包括旋转轮毂21， 旋转轮毂21沿周向分布有多个轮毂杆22， 轮毂杆22的长度能够调节。 0030 本发明的轮椅， 使用者坐在轮椅座1上， 手动控制摇轮装置3使驱动轮33转动， 从而 带动旋转轮毂21转动， 因轮毂杆22的长度能够调节， 当使用者使用本发明的轮椅下楼梯时， 部分轮毂杆22伸长接触低一级的台阶， 从而保证轮椅座1始终处于水平状态； 当使用者使用 本发明的轮椅上楼梯时。
16、， 使用者控制辅助登梯装置4和处于高一级的台阶上的多个轮毂杆 22伸长， 共同使得本发明的轮椅沿竖直方向升高。 本发明的轮椅减少了行动不便人群的环 境障碍， 可以依靠自身力量实现坐轮椅上下楼梯的工作， 不必劳烦他人， 且成本较低， 适合 说 明 书 2/5 页 4 CN 106137577 B 4 大多数消费群体。 0031 参见图3， 为了实现轮毂杆22的伸长和收缩的目的， 轮胎装置2包括轮轴23， 轮轴23 上活动设置所述的旋转轮毂21， 轮轴23内设置有高压腔 8和低压腔9， 高压腔8内充有高压 气体， 所述轮毂杆22在高压气体的作用下伸长。 为了便于安装， 将低压腔9设置3个， 低压腔。
17、9 和高压腔8形成的4个腔对称分布。 0032 参见图6和图7， 具体地， 所述轮轴23的侧壁上设置旋转轮毂轨道24， 所述旋转轮毂 21活动设置在旋转轮毂轨道24上； 旋转轮毂轨道24上设置有多个第一气孔25， 旋转轮毂21 的一周设置有多个第二气孔26， 一个第二气孔26对应一个轮毂杆22。 0033 参见图5， 轮胎装置2还包括前端盖27和后端盖28， 两个端盖分别设置在轮轴23的 两端， 前端盖27起到密封轮轴23内高压腔8和3个低压腔9的目的， 后端盖28上设置有4个第 三气孔29， 其中一个第三气孔29用于将气缸与高压腔8连通， 另外3个第三气孔29用于将3个 低压腔9与大气连通；。
18、 气缸用于向高压腔8内充入高压气体。 0034 参见图4， 所述轮毂杆22包括设置在所述旋转轮毂21上的固定杆221， 固定杆221内 设置有弹簧222， 弹簧222的一端与所述旋转轮毂21固连， 弹簧222的另一端连接伸缩杆223。 0035 所述多个第一气孔25的一半均布在所述高压腔8的侧壁上， 多个第一气孔25的另 一半均布在所述3个低压腔9中的一个低压腔9的侧壁上， 均布在所述高压腔8的侧壁上的第 一气孔25的孔径沿高压腔8到低压腔9的方向由大变小， 均布在所述低压腔9的侧壁上的第 一气孔25的孔径沿高压腔8到低压腔9的方向由小变大， 即高压腔8和低压腔9的交界处的第 一气孔25的孔径。
19、最小。 0036 本发明的轮椅中的旋转轮毂21在旋转的过程中， 当旋转轮毂21上的一个第二气孔 26与高压腔8的侧壁上的一个第一气孔25对齐时， 高压腔8内的高压气体穿过第一气孔25和 第二气孔26进入固定杆221内部， 作用于伸缩杆223， 使得伸缩杆223伸出固定杆221的部分 增长， 从而使得轮毂杆22的总长度增长。 随着旋转轮毂21的继续转动， 该轮毂杆22的长度继 续增长， 当该轮毂杆22离开高压腔8区域进入低压腔9区域时， 当第二气孔26与低压腔9的侧 壁上的一个第一气孔25对齐时， 固定杆221内的高压气体由第一气孔25释放到低压腔9内， 伸缩杆223收缩， 轮毂杆22的总长度减。
20、小。 0037 第一气孔25的孔径沿高压腔8到低压腔9的方向由大变小再由小变大， 此设置目的 在于， 第一气孔25的孔径沿高压腔8的方向由大变小， 在轮毂杆22伸长的过程中， 轮毂杆22 最初的伸长速度是较大的， 保证轮毂杆22迅速伸长到一定长度， 孔径逐渐变小， 保证轮毂杆 22的伸长速度是逐渐减小的， 目的在于， 最大程度的避免由于人体的重力对轮毂杆22产生 的压力导致轮毂杆22内的高压气体由第二气孔26溢出的情况。 第一气孔25的孔径沿低压腔 9的方向由小变大， 在轮毂杆22缩短的过程中， 轮毂杆22最初的缩短速度是较小的， 防止轮 毂杆22突然缩短造成轮椅的晃动， 孔径逐渐变大， 使得。
21、轮毂杆22的长度迅速变小， 恢复后原 来状态。 0038 参见图8， 为了实现轮胎装置2的转动， 所述摇轮装置3包括摇杆31、 连杆32和驱动 轮33， 摇杆31一端与所述轮椅座1铰接， 连杆32一端与摇杆31的中部位置铰接， 连杆32的另 一端与驱动轮33铰接。 使用者坐在轮椅上， 当顺时针转动摇杆31时， 通过连杆32带动驱动轮 33顺时针转动， 从而带动轮胎装置2转动， 逆时针转动的原理相同。 0039 参见图9， 为了实现上楼梯的目的， 所述辅助登梯装置4包括支架41、 手柄42和支撑 说 明 书 3/5 页 5 CN 106137577 B 5 杆43， 支架41上活动设置有连接件4。
22、4， 连接件44为圆柱件， 手柄42一端穿过连接件44， 并与 支撑杆43的一端铰接， 支撑杆43穿过支架41。 支架41包括第一支杆和第二支杆， 第一支杆上 设置所述的连接件44， 所述支撑杆43的末端穿过第二支杆。 0040 当向人体方向拉动手柄42时， 带动连接件44绕自身轴线转动， 因手柄42一端与支 撑杆43的一端铰接， 带动支撑杆43穿出第二支杆的长度变长， 从而与台阶接触， 给轮椅提供 一个向上的力， 使轮椅的重心升高。 0041 参见图10， 为了防止本发明的轮椅在使用过程中， 加速度过大， 本发明的轮椅还包 括保护装置5， 保护装置5包括第一保护杆51和第二保护杆52， 第一。
23、保护杆51和第二保护杆 52均铰接在所述轮椅座1上， 第一保护杆51和第二保护杆52均通过锁紧装置6固定。 所述锁 紧装置6包括卡紧按钮61， 所述轮椅座1的下方设置有安装架7， 卡紧按钮61设置在安装架7 上， 卡紧按钮61能够伸出或者缩进安装架7。 0042 参见图11， 锁紧装置6还包括控制芯片， 电磁继电器11以及安装在安装架7上的加 速度传感器， 卡紧按钮61上设置有弹簧62， 加速度传感器测得加速度值， 将给加速度值传输 到控制芯片， 如该加速度值大于某个设定值， 则控制芯片控制接通电磁继电器11， 使电磁继 电器11的衔铁10产生磁力吸引卡紧按钮61， 使卡紧按钮61缩进安装架7。
24、内， 则第一保护杆51 和第二保护杆52均绕各自铰接点转动， 直到与台阶接触， 实现支撑保护作用。 现假设第一保 护杆已经支撑于台阶并与台阶竖直方向成 角， 由力学理论可知， 当角 小于地面的摩擦角 时， 即处于自动锁紧状态， 此时轮椅便不会在动了， 即起到保护作用。 0043 参见图2， 图中与高压腔相对的轮毂杆22包括6个， 高压腔位于轮轴23内的左下角 处， 6个轮毂杆22分别为第一轮毂杆A、 第二轮毂杆B、 第三轮毂杆C、 第四轮毂杆D、 第五轮毂 杆E和第六轮毂杆F、 图2中位于轮轴23正下方的轮毂杆为第一轮毂杆A， 进入低压腔区域的 轮毂杆依次为第七轮毂杆G、 第八轮毂杆H、 第九。
25、轮毂杆I。 0044 本发明的实现自助上下楼的轮椅的具体工作过程如下： 0045 一、 下楼梯 0046 (1)参见图2， 图2所示时刻为本具体工作过程描述的初始时刻， 此时， 第一轮毂杆A 最长， 与二级台阶某个点接触， 第一轮毂杆A与高压腔侧壁上最小的第二气孔26对齐， 第一 轮毂杆A承受人体与轮椅的重力， 第一轮毂杆A被压缩， 轮椅高度下降； 当逆时针摇动摇杆31 时， 第二轮毂杆B继续伸长， 第二轮毂杆B与二级台阶的另外一个点接触， 该点位于第一轮毂 杆A接触的点的前方， 即沿轮椅行进的方向的前方， 同时， 第一轮毂杆A旋转进入低压腔9区 域， 第一轮毂杆A缩短； 继续摇动摇杆31， 。
26、第三轮毂杆C伸长至与三级台阶某个点接触， 同时 第二轮毂杆B缩短； 如此重复进行， 实现轮椅的下楼梯的目的。 0047 (2)上楼梯 0048 参见图2， 图2所示时刻为本具体工作过程描述的初始时刻， 此时， 第一轮毂杆A最 长， 与二级台阶某个点接触， 第一轮毂杆A与高压腔8侧壁上最小的第二气孔26对齐， 第一轮 毂杆A承受人体与轮椅的重力； 第七轮毂杆G与一级台阶的某个点接触； 通过拉动辅助登梯 装置4的手柄， 带动支撑杆43伸长， 支撑杆43的末端与台阶接触， 支撑杆43给轮椅一个向上 的力， 使得旋转轮毂21以第七轮毂杆G为支点转动， 随着旋转轮毂21的转动， 第七轮毂杆G进 入高压腔。
27、8区域并伸长， 随着旋转轮毂21的转动， 第八轮毂杆H进入高压腔8区域并伸长， 从 而使轮椅重心上升； 当某个旋转轮毂21与一级台阶的上一级台阶接触时， 重复拉动辅助登 说 明 书 4/5 页 6 CN 106137577 B 6 梯装置4的手柄， 使得轮椅重心再上升一个台阶， 如此重复进行， 实现轮椅上楼梯的过程。 0049 本发明的轮椅， 其轮胎装置的直径可以根据地面形状， 再配以合适的气压而转换 为与地面相似的形状， 周而复始即完成上下楼的工作。 其原理在于， 传统轮胎其胎面为连续 表面， 若我们忽略轮胎的微小变形， 其与地面接触实为点接触， 这样我们可以借此将连续的 轮胎表面离散化， 。
28、同样可以实现传统轮胎的功能。 说 明 书 5/5 页 7 CN 106137577 B 7 图1 说 明 书 附 图 1/9 页 8 CN 106137577 B 8 图2 说 明 书 附 图 2/9 页 9 CN 106137577 B 9 图3 说 明 书 附 图 3/9 页 10 CN 106137577 B 10 图4 说 明 书 附 图 4/9 页 11 CN 106137577 B 11 图5 说 明 书 附 图 5/9 页 12 CN 106137577 B 12 图6 说 明 书 附 图 6/9 页 13 CN 106137577 B 13 图7 图8 说 明 书 附 图 7/9 页 14 CN 106137577 B 14 图9 说 明 书 附 图 8/9 页 15 CN 106137577 B 15 图10 图11 说 明 书 附 图 9/9 页 16 CN 106137577 B 16 。